Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Solární panely přeměňují energii ze slunce na elektřinu. Dobře navržený solární systém může uspokojit energetické potřeby průměrné polské rodiny. Tento proud bude úspěšně dodávat domácí spotřebiče a bude osvětlovat domov. Nevyužitou energii lze znovu prodat do elektrárny.

Střídač lze porovnat se srdečním a centrálním nervovým systémem fotovoltaického zařízení. Proto je tak důležité zvolit jej správně, což může určovat technický a finanční úspěch celé investice. Cena zde není nejdůležitějším kritériem. Při výběru střídače zkontrolujte, jaké parametry je třeba hledat.

Který střídač byste měli zvolit pro vaši solární instalaci?

Solární moduly jsou nejviditelnějším prvkem solární elektrárny. Přímo přeměňují sluneční záření na jednosměrný proud (DC). Stejnosměrný proud má své dobré body, např. Může být snadno uložen v bateriích, ale nejčastější formou elektřiny, se kterou se denně setkáváme, je střídavý proud (AC). Pokud chceme využít energii vyrobenou přímo v našich domácích spotřebičích, měla by být přiváděna do energetické sítě budovy. Za tímto účelem budeme potřebovat zařízení, které bude správně převádět DC vstup na AC výstup. Měnič je takové zařízení.

Jak měnič funguje

Myšlenka přeměny stejnosměrného proudu na střídavý proud není složitý proces. Energie přiváděná do sítě však musí splňovat vysoké požadavky na kvalitu, např. Průběhy vyrobeného napětí by měly být sinusové a dokonale synchronizované s parametry sítě a samotný střídač by měl zajistit maximální bezpečnost pro uživatele, fotovoltaické moduly a energetickou síť. Proto jsou tato zařízení komplexní a proces jejich navrhování a výroby vyžaduje obrovské znalosti a mnohaleté zkušenosti.

Základními prvky střídače jsou vstupní systémy, ke kterým jsou připojeny řetězy fotovoltaických modulů. Tyto systémy zajišťují bezpečnost zařízení a obsahují také systém pro sledování maximálního sledování výkonu (MPPT), který je podrobněji popsán dále v článku.

Dalšími prvky střídače jsou: systém, který převádí přímé napětí na střídavé napětí a řídicí systém, který zajišťuje komunikaci s vnějším světem (např. Prostřednictvím LCD displeje nebo WWW rozhraní).

Posledním uspořádáním střídače jsou ochrany zajišťující účinnou a bezpečnou spolupráci se sítí.

Jedním ze základních úkolů střídače je neustále sledovat síťové parametry, jako je napětí a frekvence, a odpovídajícím způsobem reagovat na jejich změny, a pokud hodnoty těchto parametrů klesnou mimo přípustný rozsah - odpojte střídač od sítě. Jednou z nejčastějších otázek budoucích majitelů FV systémů je možnost provozu střídače v případě výpadku napájení ze strany Provozovatele energetické soustavy, tzn. provoz střídače mimo síť. To je možné u některých modelů střídačů (např. Fronius Symo Hybrid), ale vyžaduje další zařízení oddělující solární instalaci od elektrické sítě mimo budovu, takže střídač nepředstavuje hrozbu, například pro týmy pracující na odstraňování selhání sítě.

Střídač Fronius připojený přímo k spodní konstrukci modulu.

Klasifikace střídačů

Střídače lze rozdělit podle několika základních kritérií a parametrů. Prvním je interní transformátor - je tedy možné jej rozdělit na střídače s transformátorem a bez vestavěného transformátoru. Transformátor zajišťuje galvanické oddělení mezi konstantním vstupním napětím a výkonovou sítí, takže je vhodný pro použití s tenkovrstvými moduly (zpravidla vyžadují uzemnění jednoho z pólů). Nejpopulárnějšími modely na dnešním trhu jsou měniče řady Fronius Galvo. S rozšířením poly- a monokrystalických modulů se však v současné době můžete setkat hlavně s řešeními střídačů, ve kterých se transformátor nepoužívá. To může zvýšit cenu střídače díky použití vyspělejších ochranných systémů, ale nakonec vede k vyšší účinnosti střídače s menší hmotností a rozměry.

Dalším parametrem je počet fází, ke kterým se střídač připojuje. V jednofázové verzi se vyskytuje nízký výkon (až několik kilowattů), poté je připojení k síti provedeno pomocí tří vodičů: L, N a PE. Příkladem takových střídačů je rodina Fronius Primo. Pro vyšší výkony se používají třífázové střídače a k síti je připojeno pět vedení: L1, L2, L3, N a PE. Zde je hlavní produktová řada rodina Fronius Symo. Ale i třífázové střídače s nízkým výkonem mají oproti svým jednofázovým protějškům mnoho výhod: rovnoměrně zavádějí energii do každé fáze, což je v souladu s myšlenkou rovnoměrného rozložení zátěže v budově mezi fázemi. Kromě toho významně omezují hodnotu proudu v každé fázi, což ovlivňuje stabilitu místní sítě. Například: pokud 5kW (5kVA) střídač připojený k jedné fázi může produkovat proud až 21, 7A, pak ekvivalentní třífázový střídač nepřinese do každé fáze více než 7, 2 A, což se přímo promítne do menších výkyvů napětí v síti, nižší průřezy vodičů atd.

Třífázový střídač, bez transformátoru do 8, 2 kW.

Účinnost střídače

Dalším parametrem je účinnost střídače (η), vyjádřená jako poměr účinného střídavého elektrického výkonu střídače k stejnosměrnému elektrickému příkonu a jeho normalizovaná forma (účinnost Euro η známá také jako evropská vážená účinnost). Účinnost fotovoltaického zařízení, v tomto případě střídače, je určena vzorcem:

η = P střídavý výstupní výkon / P stejnosměrný vstupní výkon

Důležitost maximální účinnosti nebo váženého střídače je však často přeceňována. Samozřejmě je důležité, aby tyto parametry byly co nejvyšší. Účinnost střídače však není jediná hodnota, záleží na hodnotě vstupního napětí nebo hodnotě vstupního výkonu (červená čára na obr. 2).

Střídač bude zřídkakdy pracovat s maximální účinností, a proto jsou výsledné energetické výnosy ovlivněny mnohem více parametry, například kvalitou a rychlostí adaptace zařízení MPPT. Výběrem střídače s 0, 2% vyšší účinností nemůžeme zaručit vyšší výnosy.

Graf účinnosti střídače v závislosti na vstupním výkonu a napětí.

S chlazením i bez chlazení?

Každé elektronické zařízení, které přeměňuje energii, generuje určité ztráty a ty jsou vydávány ve formě tepla - to znamená, že během normálního provozu se střídač jednoduše zahřeje. Řešení, ve kterých je střídač chlazený pouze přirozeným prouděním vzduchu, lze považovat za výhodnější kvůli nedostatku mechanického prvku, kterým je ventilátor. Zkušení výrobci střídačů se však rozhodnou používat nucené, obvykle hladce regulované proudění vzduchu: řádně chlazené elektronické komponenty mají lepší pracovní podmínky, a tím delší životnost.

Co dělá MPPT?

Jednotlivé moduly mají příliš nízké hodnoty napětí a výkonu, aby mohly úspěšně napájet běžné měniče. Proto jsou moduly zapojeny do série do řetězců, což vám umožní sčítat hodnoty napětí jednotlivých modulů a přizpůsobit je typu měniče. Aktuální hodnota pro všechny moduly je - pro sériové připojení - stejná.

Podle základních principů navrhování FV systémů by měly být všechny moduly tvořící řetězec identické. To znamená, že by neměli pocházet pouze od jednoho výrobce, být stejného typu a mít stejný jmenovitý výkon, ale také by měli být podobně umístěni, namontováni, naklonění ke slunci a nastaveni pod stejným azimutem (tj. Na stejném sklonu střechy)., MPPT (Maximum Power Point Tracker) je pokročilý systém pro sledování maximálního výkonu fotovoltaických modulů, který může zvýšit množství získané energie až o několik procent. Všechny moderní střídače mají alespoň jeden takový systém, takže stojí za to vědět, k čemu se používá. Solární moduly nemají pevný maximální výkonový bod (MPP). Liší se v závislosti na intenzitě záření a teploty, protože tvar tzv charakteristiky proud-napětí. Úkolem systému MPPT je sledovat tento bod a co nejdříve se přizpůsobit jeho nové hodnotě. Nejpokrokovější systémy MPP mohou hledat v globálním maximálním výkonovém bodě řetězec částečně zastíněných modulů, což nabízí o několik procent více energetických výnosů. Tyto algoritmy mají různé názvy v závislosti na výrobci střídače, např. Dynamic Peak Manager pro měniče Fronius. Přesnost a rychlost systému MPPT ve skutečnosti zaručují nejvyšší energetické výnosy, mnohem více než účinnost měniče, a proto je tento systém tak důležitý.

A jaký je účel použití dvou zařízení MPPT v jednom střídači? Pokud z nějakého důvodu není možné připojit stejné řetězy ke vstupu měniče, např. Počet modulů v řetězcích je odlišný nebo moduly jsou umístěny na různých svazích střechy, může být každý z těchto řetězců připojen k samostatnému zařízení MPPT.

SEE: Fotovoltaické články se spolufinancováním - je to ziskové?

Vybereme moduly pro střídač nebo modul pro střídač …

Často se můžete setkat s různými názory na vztah mezi výkonem modulů a jmenovitým výkonem střídačů. Abychom tyto případy analyzovali, představme si definici poměru střídače (IR). Vzorec pro výpočet tohoto koeficientu lze napsat:

IR účiník střídače = výkon pole pole (W p ) * účinnost střídače (%) / maximální střídavý výkon střídače (W)

Jsou zde možné tři varianty:

- IR <100%, underloaded invertor,

- IR = 100%, střídač nabitý jmenovitým výkonem,

- IR> 100%, střídač přetížený na straně DC,

tj. když je jmenovitý výkon modulů menší než, rovný nebo větší než jmenovitý výkon střídače.

U zeměpisné šířky Polska a střední Evropy se předpokládá, že hodnota IR by měla být v rozmezí mezi 80 a 125%, zatímco přesný rozsah se počítá v závislosti na konkrétních datech konkrétního fotovoltaického zařízení. Optimální hodnota závisí hlavně na umístění, typu a orientaci solárních modulů a na tom, jak jsou připojeny k měniči.

Proč je však hodnota doporučená návrháři horní mezí, tj. Když je výkon modulu například o 25% vyšší než jmenovitý výkon střídače? Tento přístup je na první pohled v rozporu s principem, ve kterém jsou systémy zpracování energie z generátorů navrženy nad jejich nominální výkon, tj. Měl by mít IR <100%?

Solární instalace jsou navrženy úplně jinak. Pokud v polské šířce produkují fotovoltaické moduly energii s nominálním výkonem pouze tucet nebo několik desítek hodin ročně, pak v ostatních obdobích je jejich výkon mnohem nižší. Pokud je tedy výkon modulů stejný jako výkon střídače, nebude po většinu času pracovat s nominálním výkonem, ale bude menší. To se přímo promítá do dosažené účinnosti konverze. Tento efekt bude ještě viditelnější, když je výkon modulu menší než jmenovitý výkon střídače (IR <100%).

Co se však stane, když je výkon modulů větší než jmenovitý výkon střídače a povětrnostní podmínky jsou příznivé pro výrobu energie? Střídač nebude zpracovávat více energie, než je jeho maximální výkon, a jeho nadbytek nebude přijímán z modulů (výstupní výkon bude omezen). Statisticky je však výhodnější vyrábět optimální energii po většinu roku než omezení přeměny energie na jednotlivé dny nebo dokonce hodiny.

Vypočítáním každé varianty výběru odlišného počtu FV modulů pro střídač se stejným výkonem budou získány nejvyšší energetické výtěžky pro největší počet modulů (viz tab. 1). Neméně důležitý je finanční aspekt. V každé z variant představuje střídač identickou cenu, což znamená, že varianta IR> 100% je jednoduše ekonomicky nejvýhodnější.

Tab. 1. Porovnání různých variant výběru modulu pro střídač *

variantaIR <100%IR = 100%IR = 100%IR> 100%
Měnič 3, 0 kWunderloadednominálněpřeplněnýnapř. Symo 3.0-3-S
Počet modulů91113
Jmenovitý výkon 1 modulu280280280(p)
Maximální výkon FV modulů na straně DC2.523.083, 64(Wp)
Maximální výkon na straně střídavého proudu3.03.03.0(VA)
IR82%100%119%
Koeficient ztrát způsobených neshodami0%0%0, 3%
Roční energetické výnosy (odhad)2, 5673 1673 759(Wh)
Výnosy stejnosměrného proudu1 018, 91 028, 21 032, 8(Wh / kWp)
Náklady na moduly7 2008 80010 400PLN
Náklady na konstrukci a montáž18002 2002 600PLN
Náklady na střídač4 0004 0004 000PLN
spolu13 00015 00017 000PLN
Náklady na instalaci 1 kWp (DC)5 1584 8704 670PLN / kWp
Náklady na získání 1 kWh za 1 rok0, 5060, 4740, 452PLN

* všechny ceny vzorků

Zabezpečení instalace

Správný výběr ochran DC a AC a přepěťové ochrany je jednou z nejdůležitějších fází procesu návrhu zařízení a měl by být svěřen osobě, která se profesionálně podílí na projektování a která má odpovídající znalosti a oprávnění. Je však třeba postupovat opatrně proti nepochopeným úsporám: nabídky na výstavbu solární farmy bez bezpečnostních prvků budou v době nákupu zjevně levnější, ale z pohledu 20–25 let může provoz elektrárny vystavit majitele neplánovaným finančním ztrátám.

Monitorování FV instalace - proč je to tak důležité?

Monitorování a řízení fotovoltaických systémů je nezbytné nejen pro jeho spolehlivý provoz nebo pro informování o neobvyklých situacích, ale především pro dosažení maximální účinnosti takového systému.

Nejjednodušší způsob, jak monitorovat střídač, je přečíst hodnoty na displeji (obvykle LCD), který je součástí téměř každého střídače na trhu. Pro pokročilejší monitorování, včetně zaznamenávání vstupních a výstupních parametrů střídače (včetně výkonu, napětí a proudu), se doporučuje použít pokročilé systémy zvané Datamanagers . Data v takových systémech mohou být registrována, ukládána a prezentována pomocí specializovaného softwaru, dostupného ve formě specializované webové stránky. Kabelové připojení Ethernet nebo bezdrátové připojení Wi-Fi jsou stále častěji nabízeny jako standardní invertorová zařízení a společnost Fronius je na prvním místě. S internetovým připojením můžeme tato data průběžně analyzovat na dálku a v případě potřeby archivovat a řídit provoz instalace po delší dobu. Díky tomu můžeme na vyhrazené webové stránce dostupné majiteli zařízení analyzovat denní, měsíční nebo roční profily výroby energie a generovat příslušné zprávy. Obzvláště zajímavé je použití přídavného měřicího systému (Fronius Smart Meter), který pomocí měření spotřeby energie přijímačů instalovaných v budově umožňuje porovnat výrobní profil v solárním zařízení s profilem spotřeby energie v budově. To vám umožní snadno spočítat míru využití energie pro vaše vlastní potřeby, jakož i finanční výhody instalace solární elektrárny. Dalším populárním rysem je prezentace dalších údajů týkajících se výroby energie z FV elektráren, včetně např. Snížení emisí CO 2 .

Sledování je také důležité z hlediska probíhající údržby a servisu. Jakékoli rušivé události mohou být okamžitě hlášeny osobě odpovědné za správný provoz zařízení, takže případné nesrovnalosti v provozu elektrárny mohou být okamžitě lokalizovány a v případě potřeby opraveny. Zde je žádoucí čas a přesnost, protože každý den, kdy je zařízení odstaveno z provozu, jsou pro investora měřitelné ztráty.

Na portálu Solar.Web na základě ukázkových veřejných instalací se můžete dozvědět o všech výhodách monitorování.

Příklad instalace instalace na Solar.Web (http://www.solarweb.com)

Optimalizační

Čas od času najdete nabídky pro solární systémy od takzvaných optimalizátory. Bohužel panovalo přesvědčení, že mohou být řešením jakýchkoli problémů s instalací, zejména sestávajícím z jejího zastínění. Na rozdíl od všeobecného přesvědčení, optimalizátoři nejsou schopni zakřivit zákony fyziky: stínovaná instalace bude vždy produkovat méně energie než ekvivalent - nestínovaná. Existují však aplikace, ve kterých optimalizátory mohou ukázat své výhody, a příkladem jsou střechy, které jsou konstrukčně komplikované, které se skládají z tuctu nebo tak malých, orientovaných na různé strany světa, svahy (např. Věž). Instalatéři FV systémů budou stále více čelit různým obtížím - spolu s rozšiřováním solárních farem budou postupně budovány střechy s ideálním uspořádáním a bez stínování. Proto se bude uvažovat o střechách s různou orientací nebo částečným zastíněním a taková zařízení musí být podrobena kritické analýze. Podle autora budou tedy solární moduly v budoucnu inteligentní. Existující řešení, například ve formě uzavřených řešení, která nutí použití optimalizátorů a střídačů od stejného výrobce, však budou nahrazena univerzálnějšími, otevřenými řešeními, například ve formě fotovoltaických modulů, které budou optimalizátoři integrovat ve fázi výroby.

Střídač: servis

Posledním důležitým prvkem, který je třeba zvážit při výběru výrobce střídače, je místní podpora a servis, jakož i dostupnost certifikátů a dokumentace v polštině. Samozřejmě si nepřejeme, aby někdo musel osobně ověřovat kvalitu technické služby výrobce, ale odkazovat na automobilový trh: koupil by někdo automobil, jehož nejbližší služba je na jiném kontinentu?

Jak vybrat střídač: shrnutí

Při rozhodování o výrobci a typu střídače bychom kromě ceny měli věnovat pozornost neméně důležitým prvkům:

  • rychlé vyhledávání a údržba maximálního výkonového bodu MPP,
  • vysoká účinnost zejména při částečném zatížení,
  • vysoká spolehlivost
  • vysoký stupeň ochrany, min. IP65 díky pevné skříni,
  • velký rozsah provozních teplot (od -25 ° C do + 60 ° C),
  • snadnost, rychlost a pohodlí instalace, a tedy - servis,
  • snadné ovládání provozu zařízení pomocí dálkového monitorování, podrobného monitorování zařízení, diagnostiky poruch,
  • shoda s platnými normami a předpisy,
  • úplná dokumentace k dispozici v polštině,
  • místní služba v zemi.

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Elektřina